變電站自動化通信報文丟包故障處理

段慧娟 李 佳

（云南電網(wǎng)公司臨滄供電局，云南 臨滄 677000）

1 引言

變電站綜合自動化是將變電站的二次設(shè)備經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化，利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實現(xiàn)變電站自動化功能。變電站內(nèi)通信數(shù)據(jù)可靠傳輸是實現(xiàn)變電站自動化功能的重要保障。本課題就我局 220kV新云變電站 II期工程中自動化專業(yè)人員發(fā)現(xiàn)NSC300總控與35kV保護小室保護裝置通信存在通信報文丟包問題進行深入的探討分析，并提出實際可行的解決方案。

2 選題理由

2010年05月在220kV新云變II期工程中，自動化技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)對 35kV保護小室保護裝置發(fā)遙控命令及調(diào)取保護定值時，偶爾會出現(xiàn)遙控超時、保護定值調(diào)取失敗及自動化四遙信息丟失情況，但總控NSC300沒有通信中斷的告警信號。這種設(shè)備的異常運行情況將會導(dǎo)致四遙信息準確率達不到100%，開關(guān)、刀閘遠方遙控成功率達不到 99.99%，不滿足220kV新云變電站無人值班的要求。為此，自動化班QC小組把實現(xiàn)220kV新云變NSC300總控與35kV保護小室保護裝置可靠通信作為研究課題。

3 現(xiàn)狀調(diào)查及目標設(shè)定

220kV新云變綜合自動化系統(tǒng)采用南瑞科技NSC300總控裝置作為變電站核心控制設(shè)備，與全站二次設(shè)備連接實現(xiàn)自動化功能，35kV保護小室保護裝置型號為 RCS-9600系列。相同結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在我局220kV臨滄變、110kV北郊變、110kV鳳慶變等多個變電站使用，這些變電站總控與保護裝置通信均沒有出現(xiàn)過異常情況，各站情況如表1所示。

表1 相同結(jié)構(gòu)系統(tǒng)各站情況表

與南瑞科技技術(shù)人員進行咨詢，NSC300總控自投入運行以來，未發(fā)生過與 RCS-9600系列保護裝置通信異常情況。所以我們將活動目標設(shè)定為實現(xiàn)220kV新云變NSC300總控與35kV保護小室保護裝置可靠通信。

4 原因分析

NSC300總控與35kV保護小室保護裝置通信異常情況是偶爾發(fā)生的，并且發(fā)生時會出現(xiàn)遙控超時、保護定值調(diào)取失敗及自動化四遙信息丟失等情況，且總控NSC300沒有通信中斷的告警信號。針對這一情況，小組人員采用重復(fù)對 35kV開關(guān)發(fā)遙控命令，在NSC300總控上截取通信報文進行分析的方法，來查找 NSC300總控與35kV保護裝置通信異常的原因。

（1）遙控試驗成功截取的報文

遙控選擇

對截取報文分析發(fā)現(xiàn)，35kV保護小室保護裝置部分上傳報文有異常情況。將截取報文發(fā)給南瑞科技技術(shù)人員，分析后答復(fù)報文有丟包情況，NSC300總控在收到丟包的報文時會當作亂碼處理，NSC300總控與35kV保護小室保護裝置通信報文丟包是NSC300總控與35kV保護小室保護裝置通信存在異常的主要原因。小組人員結(jié)合現(xiàn)場NSC300總控與35kV保護小室保護裝置通道走向及通信網(wǎng)絡(luò)走向（見圖1、圖2），分析引起NSC300總控與35kV保護小室保護裝置通信報文丟包的原因如圖3所示。

5 確定主要原因

（1）設(shè)備質(zhì)量差：現(xiàn)場查看設(shè)備合格證及出廠測試記錄，設(shè)備質(zhì)量合格，非主因。

（2）裝置安裝不正確：經(jīng)與設(shè)計圖紙核對，設(shè)備安裝正確，非主因。

（3）選錯規(guī)約：對裝置選用規(guī)約進行檢查，規(guī)約選擇正確，非主因。

圖1 NSC300總控與站內(nèi)35kV保護小室裝置的通道走向平面圖

圖2 NSC300總控與站內(nèi)35kV保護小室裝置的通信網(wǎng)絡(luò)示意圖

圖3 NSC300總控與35kV保護小室保護裝置通信異常分析

（4）規(guī)約參數(shù)配置有誤：經(jīng)檢查總控及保護裝置規(guī)約參數(shù)配置正確，非主因。

（5）雙絞線質(zhì)量不合格：經(jīng)測試，屏蔽雙絞線質(zhì)量合格，非主因。

（6）傳輸距離遠，信號衰弱：經(jīng)現(xiàn)場測量，屏蔽雙絞線長度超過300m，咨詢廠家后得知，屏蔽雙絞線傳輸速率達到1Mbps的傳輸距離不超過120m，過長的傳輸距離信號會發(fā)生衰耗，是主因。

（7）接線不正確：經(jīng)現(xiàn)場檢查，現(xiàn)場 RS485接線方式正確，非主因。

（8）途中電磁信號干擾嚴重信號失真：經(jīng)現(xiàn)場查看，屏蔽雙絞線經(jīng)過兩臺主變，主變電磁干擾嚴重，而相同路徑光纖傳輸?shù)?35kV保護小室測控裝置信號無異常，是主因。

小組人員認為造成保護報文丟失的主要原因有：1、傳輸距離遠，信號衰弱；2、途中電磁信號干擾嚴重信號失真。

6 制定對策方案

（1）提出對策方案

方案一：新增設(shè)備。在 35kVI段保護小室及35kV Ⅱ段保護小室中各增加1套NSC300總控接入保護裝置，通過以太網(wǎng)接入主控樓NSC300總控；方案二：更換設(shè)備。更換 35kV 保護小室保護裝置為南瑞科技保護裝置，通過以太網(wǎng)接入主控樓NSC300總控；方案三：更換傳輸介質(zhì)。利用35kV保護小室到主控樓備用光纖，采用RS485光纖規(guī)約轉(zhuǎn)換器接入NSC300總控。

（2）研究、確定所采取的對策

35kV保護小室到主控樓有兩個通信網(wǎng)絡(luò)，保護設(shè)備與總控連接用屏蔽雙絞線構(gòu)成的總線網(wǎng)絡(luò)，測控裝置與總控連接用光纖（6芯光纖現(xiàn)已使用2芯）構(gòu)成的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。35kV保護小室保護設(shè)備與測控裝置所用規(guī)約不同,所以不能用以太網(wǎng)直接接入測控裝置，需經(jīng)總控轉(zhuǎn)換規(guī)約后方能接入。小組人員結(jié)合現(xiàn)場實際情況，通過查找資料及現(xiàn)場測試得出：對策方案一及對策方案三兩個方案均可采用，實施成功的話均可到達效果。對策方案一需新增測控裝置兩套（6萬元）并需在現(xiàn)場新增屏柜進行組屏；對策方案三需增加RS485光纖規(guī)約轉(zhuǎn)換器2套（0.3萬元）使用備用光纖在現(xiàn)有屏柜上安裝。按先易后難、投資費用由低到高的原則小組決定采用對策方案三解決問題。

（3）制定對策表（見表2）

7 對策方案實施

小組對方案三實施進行討論后，根據(jù)現(xiàn)場要求，取得一致意見，便分工進行實施（對策方案實施步驟表見表3、實施效果確認表見表4）。

圖4為加裝的RS485/光纖轉(zhuǎn)換器的現(xiàn)場實物示意圖。

圖5為改動后NSC300總控與站內(nèi)35kV保護裝置的通道走向平面圖。

圖6為改動后NSC300總控與35kV保護小室保護裝置通信網(wǎng)絡(luò)示意圖。

表2 對策表

表3 對策方案實施步驟表

表4 實施效果確認表

圖4 加裝的RS485/光纖轉(zhuǎn)換器的現(xiàn)場實物示意圖

圖5 改動后NSC300總控與站內(nèi)35kV保護裝置的通道走向平面圖

8 效果檢查

經(jīng)過現(xiàn)場試驗，35kV部分的四遙信息數(shù)據(jù)正確，NSC300總控與35kV保護小室保護裝置通信正常，滿足無人值班站要求（活動前后各指標比較如圖7所示）。實現(xiàn)了220kV新云變NSC300總控與35kV保護小室保護裝置可靠通信，成功完成課題預(yù)定目標。

本次QC活動，小組結(jié)合現(xiàn)場實際情況制定了合理的對策方案并加以落實實施（實施成本為3000元），取得了良好的直接經(jīng)濟效益（較傳統(tǒng)采用新增設(shè)備解決方法節(jié)省5.7萬元）。且實時準確的自動化數(shù)據(jù)，為調(diào)度運行人員提供了準確的電網(wǎng)運行潮流，提高了調(diào)度運行人員的掌控能力，具有較高的社會效益。

9 制定鞏固措施

（1）將改動后的圖紙（通道走向圖及網(wǎng)絡(luò)示意圖）納入新云變圖紙資料歸檔，納入班組作業(yè)指導(dǎo)書及班組管理中，并報生技部批準。

（2）到現(xiàn)場確認，二期工程中通道及網(wǎng)絡(luò)敷設(shè)圖紙為更改后的圖紙，并對施工過程進行監(jiān)督，及時提出整改意見并督促現(xiàn)場落實到位。

（3）今后對于新建或改擴建的變電站，自動化人員將針對自動化設(shè)備接入情況認真審核，提出合理要求，防止類似問題再次發(fā)生，保障自動化設(shè)備安全穩(wěn)定運行。

圖6 改動后NSC300總控與35kV保護小室保護裝置通信網(wǎng)絡(luò)示意圖

圖7 活動前后各指標比較圖

10 結(jié)論

通過此次 QC小組活動的開展，小組全體成員積極參與、團結(jié)一致，提出了切實可行的解決方案，實現(xiàn)了220kV新云變NSC300總控與35kV保護小室保護裝置可靠通信，并為今后新建或改擴建的變電站提供了合理化意見。通過此次活動提高了小組成員的溝通能力、團隊合作精神及現(xiàn)場分析、解決問題的能力等（活動前后各項狀態(tài)評價比較情況見表5）。今后我們將結(jié)合生產(chǎn)中遇到的問題，繼續(xù)深入開展QC小組活動。

表5 活動前后各項狀態(tài)評價比較表